第九章 基因信息的传递与蛋白质的合成(朱振宇)
《医学细胞生物学》基因信息的传递与蛋白质合成
翻译——蛋白质的合成
核糖体
核糖体是一个能够找到mRNA序 列上起始的、具有蛋白质合成功 能的大分子复合物。
tRNA携带氨基酸
tRNA能够携带氨基酸到核糖体， 保证蛋白质的合成顺利进行。
蛋白质折叠
合成后的蛋白质需要经过黑匣子 阶段，折叠成特定的三维结构， 才能发挥作用。
合成过程中的调控
1 启动子及基因转录因子的结合
激活启动子上的转录因子会提高基因的转录速率。
2 翻译前的转录后修饰
在转录后，还可以添加一套翻译前修饰机制，如mRNA的翻译起始区域会被修饰为Kozak 序列，提高翻译的效率。
3 翻译后的后修饰
蛋白质合成后，还需要进行后修饰，在这过程中可以加上磷酸化、甲基化、糖基化等化 学修饰，以改变蛋白质的特性。
蛋白质后修饰及其功能
DNA聚合酶
DNA聚合酶是一种蛋白质酶， 能够沿着DNA模板合成新的 DNA链。
转录与RNA的合成
1
启动子序列
启动子序列是调控转录的区域，在此区域的启动子能够吸引RNA聚合酶将mRNA 合成的起点对准。
2
转录因子
转录因子是一类能够结合启动子，启动转录的蛋白质。
3
mRNA修饰
mRNA合成后会进一步地修饰，如羧基端的剪切等，这些修饰使得成熟的mRNA 能够出核并参与下一步的翻译。
蛋白电泳
蛋白电泳是从混合的蛋白质中分 离出单独的蛋白质，实现了蛋白 质鉴定与分辨定性。
干细胞
干细胞可以自我复制以产生同样 的干细胞，并且可以在接受适当 模拟后变成更多的细胞种类。
《医学细胞生物学》基因 信息的传递与蛋白质合成
本次演讲将会深入浅出地介绍细胞中基因信息的传递与蛋白质的合成，使您 对细胞机制有一个全景式的认识。
基因信息的传递和蛋白质合成-七年制
增强子
启动子
exon intron
转录起始点
exon
intron
终止子
基因：能产生一条多肽链或功能RNA所必需的全部DNA序列
基因及其结构
✓ 启动子：TATA盒，CAAT盒及GC盒 ✓ 外显子及内含子（GT-AG法则） ✓ 5’及3’非翻译区 ✓ 终止子，转录后形成发夹，终止转录
结合转录因子，控制转录频率 结合RNA聚合酶，确定转录起始位点
ATG TAA
基因及其结构
基因的结构及特点——真核生物
✓ 基因家族（gene family）：由同一祖先基因
基因及其结构
基因的结构及特点——原核生物
简单的结构：无内含子，基因排列紧密 高效的组织形式：操纵子（多顺反子） 原核启动子：RNA聚合酶识别结合的部位，包括-35区及-10区
基因重叠区
gene0 gene1
gene2
gene3
gene4
启动子
连续的编码序列
转录起始点
终止子
基因及其结构
基因的结构及特点——原核生物
结构复杂而冗余； 经重复和变异形成的，结构相似，功能相关的
组织形式：单顺反子
一组基因。如：编码组蛋白、免疫球蛋白和珠 蛋白的基因都属于基因家族；
基本元件构成：
✓ 基因家族的分类：
基因家族及假基因 重复序列
1.家族成员紧密地排列在一起，成为基因簇 （gene cluster），如组蛋白基因簇
2.家族成员广泛分散于整个染色体，如珠蛋
原核生物启动子基本元件
《医学细胞生物学》基因信息的传递与蛋白质合成
二、基因的结构及其特点 （一）原核细胞的基因结构
cell Biology
cell Biology
启动子：位于结构基因上游的一段DNA序列，它 是RNA聚合酶识别和结合的部位，可以 控制在同一条DNA上紧密连接的一个或 几个基因的转录。
转录起始点： DNA模板链上开始进行转录作用的位点，以“+1”标识。 从起始点开始顺着转录方向的区域称为下游，用+标识； 从起始点开始逆着转录方向的区域称为上游，用-标识。
三、蛋白质合成的一般过程
cell Biology
蛋白质生物合成可分为五个阶段，即氨基酸的 活化、多肽链合成的起始、肽链的延长、肽链的终 止和释放、蛋白质合成后的加工修饰。
ATP +
1、氨基酸的活化
第一步
氨基酸
在氨酰-tRNA合成酶 作用下，氨基酸的羧基 与tRNA 3’末端的CCAOH缩合成氨酰-tRNA。
cell Biology
摆动性：一般来讲，密码子的前两位碱基在和 反密码子配对时，遵循正常的碱基互补配对原则， 而第三位碱基的配对有一定的灵活性，即反密码子 的第三个碱基可与密码子的第三个碱基不配对，这 就是密码子和反密码子配对的摆动性。
cell Biology
二、蛋白质合成的场所——核糖体 原核细胞和真核细胞核糖体成分的比较
cell Biology
RNA的合成方向是5’→3’，并且在RNA合成中 不需要引物。
二、原核细胞的基因转录
cell Biology
原核细胞基因转录的基本过程分为三个阶段：
cell Biology
1、转录的起始阶段 RNA聚合酶的σ亚基识别基因上游的启动子，使 全酶与启动子结合形成复合物。开始合成RNA，当 RNA链延长到8~9个核苷酸后， σ亚基从全酶上解离 出来，转录起始完成。
细胞生物学课程第9章基因信息的传递与蛋白质合成(医学院) 厦门大学
三、基因的转录
（一）基因转录的一般特点 （二）原核细胞的基因转录 （三）真核细胞的基因转录与转录后加工
（一）基因转录的一般特点
❖ 以DNA双螺旋中反义链为为模板，按照碱基互补配对原则， 以四种核苷三磷酸ATP、GTP、CTP、UTP为原料，在RNA 聚合酶作用下，合成RNA的过程。
1.转录基本特征
➢ 对一个基因组，转录只发生在一部分基因。 ➢ RNA的合成方向是: 5’→ 3’ ➢ RNA合成的起始不需要引物。 ➢ RNA合成以NTP为底物，遵循严格的碱基互补
配对原则。 ➢ 新合成的RNA5’端具有三磷酸结构，第一个
常为嘌呤核苷酸。 ➢ 不对称转录
2.不对称转录
5’
3’
3’
5’
— ❖ 为模板链，也称反义链，与mRNA互补；
① 原核生物中rRNA前体的加工
❖ rRNA的初级转录产物——30S前体 ❖ 加工后产物：三种rRNA:5S、16S、23SRNA,三者比
例为1：1：1。
② tRNA转录后的加工
❖ tRNA的加工是在RNAaseP、 RNAaseF、 RNAaseD的共同参与下完成的。
（三）真核细胞的基因转录与转录后加工特点
❖ ④调控区，包括启动子和增强子等。
1.原核启动子
2.真核启动子
真核细胞启动子与原核启动子结构差异，主要由 TATA盒及其上游的CAAT盒和/或GC盒组成。
4. 终止子
❖ 基因末端具有转录终止功能的特定序列。终止子 序列转录后形成发夹结构，使RNA聚合酶脱落，终 止转录。
二、基因组的概念
➢ “基因组”是表示某物种单倍体的总DNA，即 含有生物一整套遗传信息的遗传物质，泛指 一个细胞或病毒的全部遗传信息。
遗传信息传递与蛋白质合成
遗传信息传递与蛋白质合成遗传信息的传递和蛋白质合成是生物体内基本的生物化学过程。
遗传信息是通过DNA分子在细胞内传递的，而蛋白质合成是根据这一遗传信息来合成蛋白质的过程。
本文将从基因到蛋白质的转化过程中的遗传信息传递和蛋白质合成两个方面进行论述。
DNA：遗传信息的携带者DNA（脱氧核糖核酸）是一种双螺旋结构的巨大分子，它是遗传信息的携带者。
在细胞核中，DNA分子以染色体的形式存在。
DNA由四种碱基组成：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）。
这四种碱基按一定的规则排列在一条DNA链上，形成了遗传信息的编码。
DNA的两条链相互补充，通过碱基间的氢键相互结合。
DNA复制：遗传信息的传递DNA的复制是指在细胞分裂过程中一条DNA链复制成两条完整的DNA链的过程，确保每个成熟细胞都拥有相同的遗传信息。
复制的过程中，DNA链由酶在鸟嘌呤（G）对胞嘧啶（C），腺嘌呤（A）对胸腺嘧啶（T）的规则下进行拆开，随后在原有的DNA链上合成一条新的互补链，形成两条完全相同的DNA分子。
RNA转录：DNA到mRNA的转化RNA（核糖核酸）是一种类似于DNA的分子，它在细胞核内由DNA分子转录而成。
转录的过程中，酶在DNA链上识别到一段特定的遗传信息，将其复制成一条互补的RNA链，这条链被称为mRNA（信使RNA）。
mRNA分子携带着从DNA复制而来的遗传信息，将其带到细胞质中。
mRNA翻译：遗传信息的翻译在细胞质中，mRNA分子参与到蛋白质的合成过程中。
翻译是指mRNA上的遗传信息被翻译成具体的氨基酸序列的过程。
翻译的过程中，mRNA上的一段遗传信息（称为密码子）被特定的tRNA（转运RNA）识别并携带相应的氨基酸，最终通过氨基酸之间的化学反应，合成出特定的蛋白质。
这个过程在细胞中由核糖体（ribosome）进行引导和催化，确保蛋白质的正确合成。
蛋白质合成：遗传信息的表达蛋白质是生物体中最重要的分子之一，它们在维持生命活动中发挥着关键的作用。
《基因指导蛋白质的合成》 讲义
《基因指导蛋白质的合成》讲义在生命的微观世界里，基因就如同神秘的指挥官，默默地指导着蛋白质的合成。
这一过程极其复杂而精妙，却又对生命的维持和发展起着至关重要的作用。
接下来，让我们一同揭开基因指导蛋白质合成的神秘面纱。
一、基因是什么基因是具有遗传效应的 DNA 片段，它携带着决定生物体性状的遗传信息。
DNA 是由两条长长的脱氧核苷酸链相互缠绕而成的双螺旋结构。
基因就存在于这长长的 DNA 链上。
那么基因是如何发挥作用的呢？这就要说到基因指导蛋白质的合成了。
二、基因指导蛋白质合成的过程基因指导蛋白质的合成主要包括转录和翻译两个阶段。
1、转录转录是指以 DNA 的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA 的过程。
在细胞核中，DNA 双链解开，其中的一条链作为模板。
RNA 聚合酶与 DNA 上的特定区域结合，然后沿着 DNA 链移动。
核糖核苷酸根据碱基互补配对原则，依次连接形成 RNA 链。
当 RNA 聚合酶到达特定的位置时，转录停止，新合成的 RNA 从 DNA 链上释放出来。
转录生成的 RNA 主要有三种类型：信使 RNA（mRNA）、转运RNA（tRNA）和核糖体 RNA（rRNA）。
其中，mRNA 是携带遗传信息，指导蛋白质合成的关键。
2、翻译翻译是指以 mRNA 为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
翻译发生在细胞质中的核糖体上。
mRNA 从细胞核通过核孔进入细胞质，与核糖体结合。
tRNA 则负责携带特定的氨基酸。
每个 tRNA 的一端是特定的三个碱基，称为反密码子；另一端则携带相应的氨基酸。
tRNA 上的反密码子与mRNA 上的密码子互补配对。
一个mRNA 分子可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，从而提高了蛋白质合成的效率。
氨基酸按照 mRNA 上的密码子顺序依次连接，形成多肽链。
多肽链经过进一步的加工和折叠，形成具有特定空间结构和功能的蛋白质。
三、遗传密码在基因指导蛋白质合成的过程中，遗传密码起着关键的作用。
基因指导蛋白质的合成完整版课件
基因指导蛋白质的合成完整版课件一、教学内容本节课选自生物学教材第九章《遗传与进化》第二节“基因的表达”。
详细内容主要围绕基因指导蛋白质合成的过程，包括转录和翻译两个阶段。
重点关注DNA、RNA和蛋白质之间的关系，以及基因如何在蛋白质合成中起作用。
二、教学目标1. 让学生掌握基因指导蛋白质合成的过程，理解转录和翻译的基本原理。
2. 培养学生运用生物学知识解释生命现象的能力，提高科学思维。
3. 增强学生对生物技术的认识，激发学生学习生物学的兴趣。
三、教学难点与重点教学难点：基因指导蛋白质合成的具体过程，尤其是转录和翻译的细节。
教学重点：基因与蛋白质之间的关系，以及基因如何在蛋白质合成中发挥作用。
四、教具与学具准备1. 教具：PPT课件、黑板、粉笔、模型等。
五、教学过程1. 导入：通过展示基因与蛋白质的关系图，引发学生思考基因如何指导蛋白质合成。
2. 知识讲解：1) 介绍基因的结构和功能，引导学生理解基因在生命活动中的作用。
2) 详细讲解转录和翻译的过程，让学生掌握基因指导蛋白质合成的原理。
3. 实践情景引入：通过案例分析，让学生了解基因突变对蛋白质合成的影响。
4. 例题讲解：解答关于基因指导蛋白质合成的常见问题，巩固所学知识。
5. 随堂练习：设计有关基因指导蛋白质合成的选择题、填空题和简答题，检验学生的学习效果。
六、板书设计1. 基因指导蛋白质合成的过程1) 转录2) 翻译2. 基因与蛋白质之间的关系3. 基因突变对蛋白质合成的影响七、作业设计1. 作业题目：1) 简述基因指导蛋白质合成的过程。
2) 解释基因突变对蛋白质合成的影响。
3) 论述基因与蛋白质之间的关系。
2. 答案：八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课学生对基因指导蛋白质合成的过程有了更深入的理解，但对转录和翻译的细节部分仍需加强。
2. 拓展延伸：引导学生了解生物技术在基因研究和蛋白质合成中的应用，提高学生的科学素养。
重点和难点解析1. 转录和翻译的具体过程。
细胞生物学课程第9章(基因信息的传递与蛋白质合成)2014(新版)
核酶的功能：切割RNA, 切割DNA, RNA 连接、磷酸酶等活性。 催化效率：低。 核酶研究的意义：
① 核酶的发现，对中心法则作了重要补充（RNA→RNA)；
② 核酶的发现是对传统酶学的挑战；
③ 利用核酶的结构设计合成人工核酶，是潜在的基因治疗的有力工具（破 坏HIV病毒等） 。
5.tRNA的加工修饰
第九章
基因信息的传递与蛋白质合成
学习目的与要求
1.掌握基因的概念及结构特点，转录和翻译的基本过程。 2.掌握乳糖操纵子的调控方式及真核生物基因调控的特点。 3.熟悉转录和翻译后的加工和修饰过程。 4.了解肽链合成后的输送过程，基因表达的特点和方式。
第一节 基因与基因的结构
一、基因的概念
• 按照分子生物学理论，基因的概念应当是： 编码有功能蛋白质多肽链或RNA分子所必需的全部核酸序列 （即DNA序列）。 • 根据上述概念，一个基因的结构包括两部分：
7.重叠基因
8.假基因
• 假基因:与有功能的基因在核苷酸顺序的组 成上非常相似,却不具有正常功能的基因。 • 正常基因在染色体的不同位置上的复制品, 由于突变积累的结果而丧失活性。 • 例如： 非洲爪蟾核糖体5sRNA的基因 编码蛋白质的结构基因也有相应的假基因。 如小鼠、兔和人的α 或β 球蛋白的假基因。
三、中心法则
• 已知的遗传信息传递流向：
遗传信息传递的中心法则
* * * *
DNA通过复制，将基因信息代代相传。 DNA通过基因表达，决定了蛋白质的结构、功能。 RNA参与DNA遗传信息的表达 RNA也可作为某些病毒遗传信息的载体
四、基因的结构与特点
基因的结构
人类结构基因(真核基因）有4个区域： • ①编码区，包括外显子与内含子； • ②前导区，位于编码区上游，相当于mRNA5’末端非 编码区（非翻译区）； • ③尾部区，位于mRNA3’末端编码区下游，相当于末 端非编码区（非翻译区）； • ④调控区，包括启动子和增强子等。
遗传信息与蛋白质合成从基因到蛋白质
遗传信息与蛋白质合成从基因到蛋白质在生物体内，遗传信息是由DNA（脱氧核糖核酸）分子编码和传递的，而蛋白质则是由这些遗传信息所编码的基因在细胞内合成的。
这个过程涉及到一系列的步骤和分子机制，从基因到蛋白质的合成是一个精密而复杂的过程。
首先，基因位于生物体的染色体上，它是由DNA分子组成的特定片段。
一个基因可以编码一个或多个蛋白质，而蛋白质则是生命活动中重要的功能分子。
基因通过DNA的双螺旋结构将遗传信息储存起来，而这些信息则编码了特定的蛋白质序列。
遗传信息的传递是通过DNA的转录和翻译来实现的。
首先，在转录过程中，DNA的双链被解开，形成一个单链的mRNA（信使RNA）分子。
这个过程是由酶的作用来完成的，其中RNA聚合酶酶将RNA的核苷酸与DNA模板上的互补核苷酸配对。
转录过程中，基因的DNA编码被逐个读取，从而形成了与基因序列一致的mRNA分子。
接下来，mRNA分子会被带入细胞质内，在翻译过程中，mRNA的信息被转化成蛋白质。
翻译过程是由细胞器中的核糖体来完成的，核糖体是由rRNA（核糖体RNA）和蛋白质组成的复合物。
mRNA中的信息通过与tRNA（转运RNA）的互补配对来确定氨基酸的顺序，形成多肽链。
这个过程中，tRNA分子上携带的氨基酸会根据mRNA的密码子配对选择，使得正确的氨基酸按照正确的顺序连在一起，形成特定的蛋白质序列。
此外，在蛋白质合成过程中，还存在一些调控机制和辅助分子的参与。
例如，转录因子和调控因子可以调节基因的转录活性，从而影响蛋白质的合成。
另外，分子伴侣也可以帮助新合成的蛋白质正确地折叠和定位到细胞的特定位置。
蛋白质合成的过程是高度有序和精确的，并且在生物体内经过多次的筛选和质量控制。
错误的遗传信息可能导致蛋白质的结构异常或功能缺失，进而对生物体的发育和生理过程产生负面影响。
因此，遗传信息与蛋白质合成的准确传递对于维持生物体正常功能和稳态非常重要。
总结起来，遗传信息与蛋白质合成是由基因到蛋白质的过程。
基因信息的传递与蛋白质合成
Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis
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第九章 基因信息的传递与蛋白质合成
内含子的发现
A. 电镜图片 B. 根据电镜结果绘制的模式图
Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis
录的起始频率 15
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第九章 基因信息的传递与蛋白质合成
二、基因的结构及特点
(二)真核细胞的基因结构特点
⑷ 终止子（terminator） ➢存在于基因末端具有转录终止功能的特定顺序。 ➢转录后形成发夹结构，使RNA聚合酶从模板上脱离，
终止转录。
Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis
➢ 中度重复序列（middle repetitive sequence）：由
相对较短的序列组成，重复次数在10～1000之间，属非编 码序列，散在分布于基因组中，与基因调控有关。
➢ nce）：由基
因组中非常短的序列（一般小于100bp）组成，在基因组 中的重复次数在几千次以上，常成簇分布于染色体着丝粒 区及染色体的端部，可能与基因表达调控及染色体结构维 持有关。
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第九章 基因信息的传递与蛋白质合成
一﹑基因转录的一般特点
基因转录：是遗传信息从DNA流向RNA的过程，即 将DNA分子上的核苷酸序列转变为RNA分子上核苷 酸序列的过程。
转录的本质：是一个以DNA双螺旋链中反义链为模 板，以四种核苷三磷酸ATP、GTP、CTP、UTP为原 料，在RNA聚合酶作用下，遵循碱基互补配对原则， 合成RNA的过程。
第九章-基因信息的传递与蛋白质合成
第九章-基因信息的传递与蛋白质合成第九章基因信息的传递与蛋白质合成一、选择题1．在蛋白质合成的过程中需要下列哪种物质供能_______A．ATPB．GTPC．CTPD．UTPE．TTP2．真核细胞质中核糖体的大小亚基分别为60S和40S，其完整的核糖体颗粒为_______A. 100SB．80SC．70SD．120SE．90S3．下列哪一结构中不含核糖体_______A. 细菌B．线粒体C．精子D．癌细胞E．神经细胞4．在蛋白质合成的过程中，肽键的形成是在核糖体的哪一部位_______A．供体部位B．受体部位C．肽基转移酶位D．GTP酶活性部位E．小亚基5．影响核糖体大小亚基结合的金属离子为_______A．Ca2+B．Na+C．K+D．Mg2+E．Fe2+6．mRNA上遗传密码翻译为多肽链的氨基酸种类顺序其阅读方向是_______ A．3ˊ→5B．5ˊ→3ˊC．5ˊ→3ˊ和3ˊ→5ˊD．主要是ˊ3→5ˊ，部分是ˊ5→3ˊE．主要是ˊ5→3ˊ，部分是ˊ3→5ˊ7．以mRNA为模板合成蛋白质的过程称为_______A. 转录B．转导C．转化D．翻译E．复制8．在蛋白质合成过程中，tRNA的功能是_______A. 提供合成的场所B．起合成模板的作用C．提供能量来源D．tRNA的反密码相识别E．运输氨基酸9．游离于细胞质中的核糖体，主要合成_______A．外输性蛋白质B．溶酶体内蛋白C．细胞本身所需的结构蛋白D．细胞骨架蛋白E．细胞外基质的蛋白质10．参与蛋白质合成的酶是_______A．转氨酶B．羧基肽酶C．谷氨酰胺合成酶D．肽基转移酶E．连接酶11．在蛋白质合成过程中，mRNA的功能是_______ A．起串连核糖体作用B．起合成模板的作用C．起激活因子作用D．识别反密码E．起延伸肽链作用12．核糖体的功能可表述为_______A．细胞的动力工厂B．氨基酸缩合成肽链的装配机C．细胞内物质加工和包装车间D．细胞的骨架系统E．细胞内物质的运输机13．细胞中合成蛋白质的具体场所是_______A．粗面内质网B．滑面内质网C．细胞核D．核糖体E．细胞质14．原核细胞和真核细胞都具有的细胞器是_______ A．中心体B．核糖体C．线粒体D．内质网E．高尔基复合体15．肽链是以下列哪种方式形成_______A．氨基酸分子与侧链基团之间的离子键B．羟基与羧基之间脱水缩合C．氨基与羟基之间连接D．氨基与氨基之间连接E．氨基与羧基之间脱水缩合16．病毒的遗传信息贮存于_______A．DNA或RNA中B．DNA中C．RNA中D．蛋白质中E．染色体中17．遗传信息决定于DNA分子中_______A．碱基对的排列顺序B．碱基对的数量C．碱基对互补的种类D：T与G：C的比例E．A和G与T和C的比例18．蛋白质合成过程的3个阶段_______A．复制、转录、翻译B．开始、合成、加工C．起始、延伸、终止D．解旋、复制、螺旋化E．戴帽、加尾、剪接19．肽链合成终止时，mRNA分子的终止密码子出现在核糖体的_______ A．A位B．P位C．T位D．G位E．以上都不是20．DNA的两个最主要的生物学功能是_________A．贮存和修复B．复制和表达C．调节和分配D．突变和修复E．表达和调控21．DNA复制中合成新链的酶是_______A．依赖于DNA的RNA聚合酶B．依赖于RNA的DNA聚合酶C．依赖于RNA的RNA聚合酶D．依赖于DNA的DNA聚合酶E．以上都不是22．反转录是指________A．DNA→RNAB．RNA→RNAC．RNA→DNAD．RNA→蛋白质E．蛋白质→核酸23．生物体细胞能将遗传信息准确地传给下一代，是由于细胞中的DNA具有__________A．转录RNA的能力B．对损伤的自动修复能力C．半保留的自我复制D．转录mRNA指导蛋白质合成E．能与组蛋白结合形成核蛋白24．乳糖操纵子包括的基因_______A．结构基因，调节基因B．结构基因，启动子C．结构基因，操纵基因D．结构基因，操纵基因，启动子E．结构基因，操纵基因，调节基因25．有荚膜的肺炎球菌的DNA引起无荚膜的肺炎球菌出现荚膜并产生致病作用的过程，在遗传学上叫________A．转移B．转化C．转导D．转录E．转译26．原核细胞基因调节系统中，能转录合成阻遏物的基因是______A．操纵基因B．调节基因C．启动基因D．结构基因E．操纵子27．阻遏物结合的基因是______A．操纵基因B．调节基因C．启动基因D．结构基因E．操纵子28．转录mRNA并指导合成有功能的蛋白质的基因是______A．操纵基因B．调节基因C．启动基因D．结构基因E．操纵子29．在原核细胞中，调节基因的产物是_______A．RNAB．核蛋白质C．诱导物D．阻遏物E．诱变剂30．具有自我复制性质的是______A．DNAB．mRNAC．蛋白质D．tRNAE．rRNA31．剪接的mRNA的5ˊ端加上一个形成帽，它的主要功能是________A．能识别核糖体的小亚基B．能识别tRNAC．是起始信号D．能保持mRNA的稳定E．是起始子二、填空题1．在自然界中，基因未发生突变的类型为_______，而突变后形成的新类型为______。
执业医师最新最全考点解析系列生物化学部分第九节——遗传信息的传递共7页文档
第九单元遗传信息的传递本章考点：1.遗传信息传递概述：中心法则2.DNA的生物合成（1）DNA生物合成的概念（2）DNA的复制（3）逆转录（4）DNA的损伤与修复3.RNA的生物合成（1）RNA生物合成的概念（2）转录体系的组成及转录过程（3）转录后加工过程第一节遗传信息传递概述一.DNA的功能DNA是生物遗传的主要物质基础。
1.遗传信息的储存：遗传信息以密码的形式编码在DNA分子上，表现为特定的核苷酸序列。
2.遗传信息的传递：通过DNA的复制由亲代传递给子代。
3.遗传信息的表达：遗传信息自DNA转录给RNA，然后翻译成特异的蛋白质，以执行各种生命功能。
二.遗传学的中心法则：遗传学的中心法则指的是遗传信息的传递方式反转录现象是对中心法则的补充，它表明少数RNA也是遗传信息的携带者。
第二节DNA的生物合成DNA生物合成有DNA复制和反转录两种方式。
DNA复制是指遗传物质的传代。
复制是指以母链为模板合成子链DNA的过程。
复制的分子基础是碱基配对规律和DNA双螺旋结构复制的化学本质是酶促的生物细胞单核苷酸聚合。
一、复制基本规律1.半保留复制：DNA合成时，母链DNA解开为两股单链，各自作为模板按碱基配对规律，合成与模板互补的子链。
子代细胞的DNA，一股单链从亲代完整的接受过来，另一股单链则完全重新合成，这种复制方式为半保留复制。
2.半不连续复制：DNA复制时，两条子链合成的情况不同，一条链连续合成，另一条链不连续合成。
以复制叉向前移动的方向为标准，一条模板链是5’到3’走向，在其上DNA能连续合成；另一条链模板链是3’到5’走向，在其上DNA也是5’到3’方向合成，但与复制叉方向正好相反，所以随着复制叉的移动，形成许多不连续的片段，最后连成一条完整的DNA 链。
因此，这种复制方式为不连续复制。
3.双向复制：复制起始点：DNA复制在DNA特定的位点起始，叫复制起始点。
原核生物只有一个复制起始点（单点复制），真核生物可有多个复制起始点（多点复制）。
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真核细胞RNA的转录后加工 的转录后加工 真核细胞
四、真核生物转录后的加工 ㈠ hnRNA进行首尾修饰和内含子剪切后转 hnRNA进行首尾修饰和内含子剪切后转 变为成熟的mRNA 变为成熟的mRNA
1. 5′端帽子结构生成 mRNA成熟的真核生物， 其结构5′端都有一个m7GpppG...结构，该结构被称 为甲基鸟苷的帽子。
2. PolyA尾的生成 poly A尾的有无与长短是维 持mRNA 作为翻译模板活性和增加mRNA稳定性的重 要因素。
真核生物mRNA 5′端帽子结构和 端帽子结构和PolyA尾的生成 真核生物 端帽子结构和 尾的生成
3. hnRNA的剪接 hnRNA经转录最初生成的mRNA前体，其分子量 常比成熟mRNA大几倍或几十倍。 剪接作用在所谓剪接体(splicesome)中进行，剪接 体由多种snRNA和几十种蛋白质组成。
剪接部位在内含子末端的特定位点，即5′↓GV， AG↓3′。
卵清蛋白基因转录及加工过程
（二）前体tRNA的转录后加工 前体tRNA的转录后加工 tRNA
1. tRNA前体的剪切 2. tRNA前体的化学修饰 3. 3′端加上CCA
tRNA的转录后加工 的转录后加工
（三）核酶参与了rRNA的转录后加工 核酶参与了rRNA的转录后加工 rRNA
第九章 基因信息的传递与蛋白质 的合成
transmission of genetic information and protein synthesis
内容
第一节 第二节 第三节 第四节 基因及其功能 基因转录和转录后加工 蛋白质的生物合成 基因表达信息的调控及 应 答
第一节 基因及其功能
一、基因 • 基因（gene）是细胞内遗传物质的最小功能单位， 是负载有特定遗传信息的DNA片段。 • 基因组 (genome) 是指含有一个生物体生存、发育、 活动和繁殖所需要的全部遗传信息的整套核酸。
mRNA是合成蛋白质的直接模板 (二) mRNA是合成蛋白质的直接模板
• mRNA分子上以5′→3′方向，从AUG开始每三 个连续的核苷酸组成一个密码子，mRNA中的四 种碱基可以组成64种密码子。 64
遗传密码有如下特点: 1.通用性 2.方向性 3.简并性 4.连续性 5.起始密码子和终止密码子
5.增强子 能增强基因转录的DNA序列，不具有启 增强子 动子的功能，但能增强或提高启动子的活性。 6.沉默子 沉默子（silencer）是负性调节元件，当其结合 沉默子 特异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用。 7.终止子 具有转录终止的功能。 终止子
二、“中心法则”阐明细胞内遗传信 息流
遗传信息通过DNA﹑RNA 和蛋白质的单向流动，称为 分子生物学的中心法则 （central dogma）。后来发 现逆转录酶能催化以RNA为 模板合成DNA的过程，证明 了遗传信息亦可反向转录， 即从RNA→DNA，这是对中 心法则的有益补充。
3.其他因子 其他因子 ①蛋白质因子：起始因子﹑延长因子﹑终止因子等； ②无机离子：如镁离子﹑钾离子等； ③供能物质：如ATP﹑GTP等。
二﹑蛋白质合成的一般过程 ㈠ 氨基酸活化及转运
氨基酸+tRNA+ATP → 氨基酰tRNA +AMP +PPi 氨基酰-tRNA合成酶
㈡ 翻译起始复合物的形成
• 核蛋白体循环（ribosome circulation） 肽链延长在 核蛋白体上连续循环进行，所以这个过程又称核蛋 白体循环 • 每经过一个循环肽链增加一个氨基酸 • 核蛋白体循环包括进位（register）、成肽(peptide formation)、转位(transposition)三个步骤
起始阶段指大亚基、小亚基、mRNA和具有 启动作用的起始氨基酰-tRNA聚合为起始复合物 的过程。
• 大肠埃希菌细胞 翻译起始复合物 形成的过程： 1.核糖体30S小亚 基附着于mRNA 起始信号部位 2.30S前起始复合 物的形成 3.70S起始复合物 的形成
大肠杆菌细胞翻译起始复合物的形成
（三）肽链的延长（核蛋白体循环过程） 肽链的延长（核蛋白体循环过程）
靶向输送蛋白的信号序列或成分 靶向输送蛋白 分泌蛋白 内质网腔蛋白 线粒体蛋白 核蛋白 信号肽 信号肽，C端-Lys-Asp-Glu-Leu-COO-(KDEL序列) N端靶向序列（20～35氨基酸残基） 核定位序列（NLS）（-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-ArgLys-Val-，SV40 T抗原） 过氧化酶体蛋白 -Ser-Lys-Leu-（PST序列） 溶酶体蛋白 Man-6-P（甘露糖-6-磷酸） 信号序列或成分
（三）DNA模板上启动子是控制转录的 模板上启动子是控制转录的 关键部位
启动子决定转录的起始位点和转录的方向， 启动转录的开始。
二﹑基因转录过程包括三个阶段 ㈠ 转录起始复合物的形成标志转录开始
转录起始复合物：RNA聚合酶（全酶）﹑DNA链和 新链前两个核苷酸。
转录的起始
㈡ 转录空泡是转录延伸阶段的主要形式
氨基酸的密码表
（三）tRNA是活化和转运氨基酸的工具 tRNA是活化和转运氨基酸的工具
tRNA的二级结构 的二级结构
（四）若干酶类和因子参与蛋白质生物合成
1.氨基酰-tRNA合成酶 氨基酸在组成多肽之前，必须 先经过氨基酰-tRNA 合成酶催化并与其特异的 tRNA结合。 2.转肽酶（transpeptidase） 使大亚基P位上肽酰tRNA的肽酰基转移到A位上氨基酰-tRNA的氨基上， 结合成肽键，使肽链延长。
中心法则
第二节 基因转录和转录后加工
一﹑转录过程需要诸多因素参与
转录（transcription）以DNA为模板，RNA聚合酶 催化合成RNA分子的过程。转录的实质就是将DNA的 遗传信息传递给RNA分子。
基因转录的特点： 基因转录的特点： （1）合成RNA的底物ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ5′-三磷酸核糖核苷 （2）在RNA聚合酶的作用下形成磷酸二酯键 （3）RNA碱基顺序由模板DNA碱基顺序决 （4）被转录的区域都以单链为模板 （5）RNA合成的方向是5′→3 ′ （6）RNA合成中不需要引物
分泌性蛋白的信号肽形成和靶向运输
第四节 基因表达信息的调控及应用
一﹑基因信息表达受到严密精确的调控 ㈠基因表达调控是发育分化和适应的需要
• 基因表达(gene expression)是指储存遗传信息的基 因经过一系列步骤表现出其生物功能的整个过程。典 型的基因表达是基因经过转录、翻译，产生有生物活 性的蛋白质的过程。 • 基因调控分为正调控和负调控。
• 原核细胞 原核细胞： 编码区 能够转录为相应的mRNA，进而指导蛋 白质的合成的基因区段，在原核细胞中是连续 的。 非编码区 不能转录为mRNA编码蛋白质的区段， 由编码区上游和下游的DNA序列组成。该区不 能编码蛋白质，但有许多调控遗传信息表达的 核苷酸序列，在遗传信息的表达中起重要作用。
• 真核细胞 真核细胞： 由编码区和非编码区两部分组成，编码区 是间隔的、不连续的。 1.断裂基因 断裂基因(split gene) 由若干内含子和外显 断裂基因 子构成的不连续镶嵌结构的结构基因。内含子 内含子 (intron)是指插入在结构基因内部能够被转录， 但不能指导蛋白质生物合成的非编码顺序。外 外 显子(exon)是指在结构基因中能够被转录，并 显子 能指导蛋白质生物合成的编码顺序。
（四）肽链合成终 止过程
1.终止密码的辨认 2.肽链和mRNA等释出 3.核糖体大小亚基解聚
肽链合成的终止过程
（五）多核糖体循环
在生物细胞内进行蛋白质合成时，每分子mRNA上 同时结合着多个核蛋白体，可以在一条mRNA链上同时 合成多条相同的多肽链，大大提高了翻译的效率。
三﹑肽链合成后进行加工和输送 肽链合成后的加工、 ㈠ 肽链合成后的加工、修饰
转录延伸阶段的主要形式是转录空泡（transcription complex）。
转录空泡示意图
㈢ 原核生物的转录终止包括两种方式
1.依赖ρ因子的转录终止 依赖ρ 依赖 2.非依赖 非依赖ρ 2.非依赖ρ因子的转录终止
ρ因子参与的转录终止过程 因子参与的转录终止过程
RNA的发卡结构与转录终止 RNA的发卡结构与转录终止
（一）核蛋白体是肽链合成的场所
• 核蛋白体 由rRNA和几十种蛋白质组成的亚细胞颗 粒，位于胞质内。 可分为两类： 附着于糙面内质网，主要参与白蛋白、 胰岛素等分泌性蛋白质的合成； 游离于胞质，主要参与细胞固有蛋白质的合成。
糙面内织网上的核糖体
真核生物与原核生物核蛋白体成分的比较
核蛋白体大、小亚基上有许多活性蛋白是参与 蛋白质生物合成过程的酶和蛋白质因子 1.mRNA结合位点 2.P位点（peptidyl-tRNA site） 3.A位点（Aminoacyl-tRNA site） 4.转肽酶（transpeptidase）活性部位 5.结合参与蛋白质合成的因子
• rRNA进行的是自我剪接，表明RNA分子也具有酶 的催化活性。这种有酶催化活性的RNA分子被命名 为核酶（ribozyme）。 • 核酶的发现，对中心法则作了重要补充 • 核酶的发现是对传统酶学的挑战 • 利用核酶的结构设计合成人工核酶
第三节 蛋白质的生物合成
一﹑翻译是蛋白质合成过程
将核酸中由4种核苷酸序列编码的遗传信息通过遗传 密码破译的方式解读为蛋白质一级结构中20种氨基酸的 排列顺序的过程叫做翻译。
2.外显子－内含子接头 每个外显子和内含子接头 外显子－ 外显子 区的一段高度保守顺序,即内含子5′末端大多数是 GT开始，3′末端大多是AG结束，称为GT-AG法 则。 3.侧翼顺序 第一个外显子和最后一个外显子的外 侧翼顺序 侧的一段不被翻译的非编码区。 4.启动子 启动子（promoter，P）确保转录精确而有效地 启动子 起始的DNA序列。
1.肽链氨基端的修饰 2.共价修饰 ⑴磷酸化 ⑵糖基化 ⑶羟基化 ⑷二硫键的形成 3.辅助因子的连接和亚基聚合 4.多肽链的水解修饰